JP2014103257A - 電子部品装置の製造方法、及び、電子部品装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 電子部品のサイズや、電子部品と実装基板とのギャップ幅に制限されず、シート状熱硬化性樹脂組成物を用いてオーバーモールドとアンダーフィルとを行なうことを可能とする電子部品装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】 電子部品がフェイスダウン接続された実装基板を準備する工程と、電子部品上に、シート状熱硬化性樹脂組成物を配置して積層体を得る工程と、積層体を、減圧状態のチャンバー内でプレスする工程と、プレス後の積層体を、高圧状態のチャンバー内で加圧する工程とを含む電子部品装置の製造方法。
【選択図】 図７

Description

本発明は、電子部品装置の製造方法、及び、電子部品装置に関する。
従来、半導体パッケージ等の電子機器の製造過程において、実装基板上に実装した電子部品（例えば、半導体素子、コンデンサ、抵抗素子等）の保護等のために樹脂封止が行われている。樹脂封止は、粉末状の熱硬化性樹脂組成物によるトランスファー封止や液状の熱硬化性樹脂組成物によるポッティング等によって行われているが、より簡便に樹脂封止するために、実装基板上に搭載した電子部品を、シート状の熱硬化性樹脂組成物を用いて樹脂封止することが提案されている。
従来、実装基板上に搭載した電子部品を、シート状の熱硬化性樹脂組成物を用いて樹脂封止する方法として、実装基板上の電子部品搭載エリアに合わせて、成形温度における粘度が２０〜２５０Ｐａ・ｓのシートＢを積載し、さらにその上に、上記成形温度における粘度が２０００〜５００００Ｐａ・ｓのシートＡを積載した後、減圧状態のチャンバー内で上記成形温度に加熱し、上記シートＡを、シートＢおよび電子部品を被覆した状態となるまで垂れ下がらせ、その後、上記チャンバー内の圧力を開放し、上記シートＡの被覆により実装基板との間に形成された密閉空間内で、シートＢの溶融物による電子部品のアンダーフィルを行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１２−５９７４３号公報
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、アンダーフィルできるデバイス構造が制限されているという点で改善の余地があった。すなわち、特許文献１に記載の方法は、電子部品のサイズや、電子部品と実装基板とのギャップ幅（バンプの高さ）が特定の範囲内にある場合にしか利用できないという点で改善の余地があった。
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子部品のサイズや、電子部品と実装基板とのギャップ幅に制限されず、シート状熱硬化性樹脂組成物を用いてオーバーモールドとアンダーフィルとを行なうことを可能とする電子部品装置の製造方法、及び、当該電子部品装置の製造方法により製造された電子部品装置を提供することにある。
本願発明者等は、下記の構成を採用することにより、前記の課題を解決できることを見出して本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、電子部品装置の製造方法であって、電子部品がフェイスダウンで接続された実装基板を準備する工程と、前記電子部品上に、シート状熱硬化性樹脂組成物を配置して積層体を得る工程と、前記積層体を、減圧状態のチャンバー内でプレスする工程と、プレス後の前記積層体を、高圧状態のチャンバー内で加圧する工程とを含むことを特徴とする。
本発明に係る電子部品装置の製造方法によれば、電子部品がフェイスダウンで接続された実装基板を準備し、前記電子部品上に、シート状熱硬化性樹脂組成物を配置して積層体を得る。次に、前記積層体を、減圧状態のチャンバー内でプレスする。その結果、電子部品にシート状熱硬化性樹脂組成物によるオーバーモールドがされるとともに、実装基板と電子部品とのギャップにシート状熱硬化性樹脂組成物が入り込む。また、減圧状態を大気圧に開放した際にも、実装基板と電子部品とのギャップにシート状熱硬化性樹脂組成物がより入り込む。次に、プレス後の前記積層体を、高圧状態のチャンバー内で加圧する。その結果、実装基板と電子部品とのギャップに入り込んだシート状熱硬化性樹脂組成物がさらに、前記ギャップに充填される。
このように、本発明では、電子部品のサイズが大きく、減圧プレスだけでは電子部品の中央下部部分にまでアンダーフィルが充分できない場合であっても、さらに高圧状態のチャンバー内で加圧するため、電子部品の中央下部部分にまでアンダーフィルを充填することが可能となる。また、電子部品と実装基板とのギャップ幅が狭く、プレスだけでは電子部品の中央下部部分にまでアンダーフィルが充分にできない場合であっても、高圧状態のチャンバー内で加圧するため、電子部品の中央下部部分にまでアンダーフィルを充填することが可能となる。
前記構成において、前記プレスする工程は、前記積層体を、減圧状態のチャンバー内で、７０〜１５０℃から選ばれる温度においてプレスする工程であり、前記シート状熱硬化性樹脂組成物が、２層以上で構成されており、前記積層体を得る工程において前記電子部品と接する側の層Ａの粘度が、前記電子部品と接しない層Ｂの粘度よりも、７０〜１５０℃の範囲において低いことが好ましい。電子部品と接する側の層Ａの粘度が、電子部品と接しない層Ｂの粘度よりも、７０〜１５０℃の範囲において低いと、７０〜１５０℃から選ばれる温度においてプレスした際に、層Ａを構成する樹脂を、電子部品と実装基板とのギャップに好適に入り込ませることができる。また、加圧する工程においても、層Ａを構成する樹脂を、電子部品と実装基板とのギャップに好適に入り込ませることができる。
前記構成において、前記層Ａの７０〜１５０℃における最低粘度が、５Ｐａ・ｓ以上３００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。層Ａの７０〜１５０℃における最低粘度が、３００Ｐａ・ｓ以下であると、７０〜１５０℃から選ばれる温度においてプレスした際に、層Ａを構成する樹脂を、電子部品と実装基板とのギャップにより好適に入り込ませることができる。また、加圧する工程においても、層Ａを構成する樹脂を、電子部品と実装基板とのギャップにより好適に入り込ませることができる。また、層Ａの７０〜１５０℃における最低粘度が、５Ｐａ・ｓ以上であると、加圧プレス後の樹脂の封止範囲外への流れ出しを抑制することができる。なお、層Ａの７０〜１５０℃における最低粘度は、ＴＡインスツルメント社製、粘弾性測定装置ＡＲＥＳを用い、１０℃／分の昇温条件、且つ、測定周波数１Ｈｚにおいて測定した際の最低粘度をいう。
前記構成において、前記層Ｂの７０〜１５０℃における最低粘度が、３００Ｐａ・ｓ以上３０００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。層Ｂの７０〜１５０℃における最低粘度が、３００Ｐａ・ｓ以上であると、プレスする工程の後のオーバーモールドの変形（例えば、パッケージの角のダレ）を抑制することができる。また、層Ｂの７０〜１５０℃における最低粘度が、３０００Ｐａ・ｓ以下であると、加圧プレス後の樹脂表面の平坦性を維持することができる。なお、層Ｂの７０〜１５０℃における最低粘度は、ＴＡインスツルメント社製、粘弾性測定装置ＡＲＥＳを用い、１０℃／分の昇温条件において測定した際の最低粘度をいう。
前記構成において、前記加圧する工程は、５０〜２００℃の条件下において、１〜２０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力を１０分〜２時間加える工程であることが好ましい。前記加圧する工程が、５０〜２００℃の条件下において、１〜２０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力を１０分〜２時間加える工程であると、層Ａを構成する樹脂を、電子部品と実装基板とのギャップにさらに好適に入り込ませることができる。
また、本発明は、電子部品装置の製造方法であって、電子部品がフェイスダウンで接続された実装基板を準備する工程と、前記電子部品の形状に対応する開口が形成された枠材を準備する工程と、前記開口に前記電子部品が収容されるように前記枠材を重ねる工程と、前記電子部品上に、シート状熱硬化性樹脂組成物を配置して積層体を得る工程と、前記積層体を、減圧状態のチャンバー内でプレスする工程と、前記プレスする工程の後に、前記枠材を除去する工程と、前記枠材を除去した後の前記積層体を、高圧状態のチャンバー内で加圧する工程とを含むことを特徴とする。
本発明に係る電子部品装置の製造方法によれば、電子部品がフェイスダウンで接続された実装基板と、前記電子部品の形状に対応する開口が形成された枠材を準備する。次に、前記開口に前記電子部品が収容されるように、前記実装基板に、前記枠材を重ねる。また、前記電子部品上に、シート状熱硬化性樹脂組成物を配置して積層体を得る。次に、前記積層体を、減圧状態のチャンバー内でプレスする。その結果、電子部品にシート状熱硬化性樹脂組成物によるオーバーモールドがされるとともに、実装基板と電子部品とのギャップにシート状熱硬化性樹脂組成物が入り込む。この際、枠材を使用しているため、シート状熱硬化性樹脂組成物が必要以上に拡がることを抑制することができる。また、枠材によりシート状熱硬化性樹脂組成物が拡がることを抑制した上で、プレスが行なわれるため、プレスにより実装基板と電子部品とのギャップに、より好適にシート状熱硬化性樹脂組成物が入り込む。また、枠材によりシート状熱硬化性樹脂組成物が拡がることを抑制しているため、シート状熱硬化性樹脂組成物のサイズ（平面視での面積）を電子部品の大きさ（平面視での面積）と同等程度としても好適に樹脂封止することができる。次に、枠材を除去した後、前記積層体を、高圧状態のチャンバー内で加圧する。その結果、実装基板と電子部品とのギャップに入り込んだシート状熱硬化性樹脂組成物がさらに、前記ギャップに充填される。
このように、本発明では、電子部品のサイズが大きく、減圧プレスだけでは電子部品の中央下部部分にまでアンダーフィルが充分できない場合であっても、さらに高圧状態のチャンバー内で加圧するため、電子部品の中央下部部分にまでアンダーフィルを充填することが可能となる。また、電子部品と実装基板とのギャップ幅が狭く、プレスだけでは電子部品の中央下部部分にまでアンダーフィルが充分にできない場合であっても、高圧状態のチャンバー内で加圧するため、電子部品の中央下部部分にまでアンダーフィルを充填することが可能となる。
また、本発明に係る電子部品装置は、前記の課題を解決するために、前記に記載の電子部品装置の製造方法により製造されたことを特徴とする。
本発明によれば、電子部品のサイズや、電子部品と実装基板とのギャップ幅に制限されず、シート状熱硬化性樹脂組成物を用いてオーバーモールドとアンダーフィルとを行なうことができる。
（ａ）は、本発明の一実施形態に係る電子部品装置の製造方法を説明するための断面模式図であり、（ｂ）は、その平面図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態に係る電子部品装置の製造方法を説明するための断面模式図であり、（ｂ）は、その平面図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態に係る電子部品装置の製造方法を説明するための断面模式図であり、（ｂ）は、その平面図である。 本発明の一実施形態に係る電子部品装置の製造方法を説明するための断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る電子部品装置の製造方法を説明するための断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る電子部品装置の製造方法を説明するための断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る電子部品装置の製造方法を説明するための断面模式図である。
本発明の電子部品装置の製造方法は、電子部品がフェイスダウンで接続された実装基板を準備する工程と、前記電子部品上に、シート状熱硬化性樹脂組成物を配置して積層体を得る工程と、前記積層体を、減圧状態のチャンバー内でプレスする工程と、プレス後の前記積層体を、高圧状態のチャンバー内で加圧する工程とを少なくとも含む。
また、本発明の電子部品装置の製造方法は、前記電子部品の形状に対応する開口が形成された枠材を用いてもよい。すなわち、本発明の電子部品装置の製造方法は、電子部品がフェイスダウンで接続された実装基板を準備する工程と、前記電子部品の形状に対応する開口が形成された枠材を準備する工程と、前記開口に前記電子部品が収容されるように前記枠材を重ねる工程と、前記電子部品上に、シート状熱硬化性樹脂組成物を配置して積層体を得る工程と、前記積層体を、減圧状態のチャンバー内でプレスする工程と、前記プレスする工程の後に、前記枠材を除去する工程と、前記枠材を除去した後の前記積層体を、高圧状態のチャンバー内で加圧する工程とを含む構成であってもよい。
以下、本発明の一実施形態に係る各工程について図面を参照しつつ説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る電子部品装置の製造方法を説明するための断面模式図であり、（ｂ）は、その平面図である。図２（ａ）は、本発明の一実施形態に係る電子部品装置の製造方法を説明するための断面模式図であり、（ｂ）は、その平面図である。図３（ａ）は、本発明の一実施形態に係る電子部品装置の製造方法を説明するための断面模式図であり、（ｂ）は、その平面図である。図４〜図７は、本発明の一実施形態に係る電子部品装置の製造方法を説明するための断面模式図である。
［実装基板を準備する工程］
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、実装基板を準備する工程では、電子部品としての半導体チップ１２がフェイスダウンで接続された実装基板１４を準備する。「フェイスダウンで接続」とは、半導体チップ１２の回路面が実装基板の電極形成面と対向する形態で固定されていることを意味する。半導体チップ１２は従来公知の方法により、表面に回路が形成された半導体ウェハをダイシングして個片化するなどして作製することができる。半導体チップ５の平面視での形状としては目的とする電子部品装置に応じて変更すればよく、例えば一辺の長さが１〜５０ｍｍの間で独立して選択される正方形又は矩形などであってもよい。実装基板１４は、樹脂封止後の封止樹脂（シート状熱硬化性樹脂組成物２０）との接着性向上を目的として慣用の表面処理、例えば、プラズマ処理等を施すことができる。
半導体チップ１２の厚さは、目的とする電子部品装置のサイズに応じて変更すればよく、例えば２０〜８００μｍであり、好ましくは５０〜５００μｍである。
半導体チップ１２の回路形成面には導通部材１３が形成されている。導通部材１３としては特に限定されず、バンプ、ピン、リードなどが挙げられる。導通部材１３の材質としては特に限定されず、例えば、錫−鉛系金属材、錫−銀系金属材、錫−銀−銅系金属材、錫−亜鉛系金属材、錫−亜鉛−ビスマス系金属材等の半田類（合金）や、金系金属材、銅系金属材などが挙げられる。導通部材１３の高さも用途に応じて定められ、一般的には５〜１００μｍ程度である。半導体チップ１２の回路形成面において個々の導通部材１３の高さは同一でも異なっていてもよい。
［枠材を準備する工程］
次に、必要に応じて枠材１６（図２（ａ）、図２（ｂ）参照）を準備する。枠材１６は、半導体チップ１２を樹脂封止（オーバーモールド及びアンダーフィル）する際に、樹脂が拡がらないようにするためのものである。枠材１６は、外形が平面視で正方形又は矩形をしており、中央には、半導体チップ１２の形状よりも一回り大きい開口１６ａ（図２（ａ参照）が中央に形成されている。なお、枠材１６の外形は、半導体チップ１２が収容可能な開口１６ａが設けられていれば、特に制限されない。枠材１６の厚さは、半導体チップ１２の厚さや、半導体チップ１２と実装基板１４とのギャップ（図３（ａ）に示す空間２６）、シート状熱硬化性樹脂組成物２０（図３（ａ）参照）の粘度等に応じて適宜設定できる。
［枠材を重ねる工程］
次に、開口１６ａに半導体チップ１２が収容されるように枠材１６を重ねる（図２（ａ）、図２（ｂ）参照）。図２（ａ）、図２（ｂ）では、半導体チップ１２が実装基板１４に１つだけ設けられた例をしているが、実装基板１４には、複数の半導体チップ１２が設けられていてもよい。この場合、開口１６ａは、複数の半導体チップ１２の位置に対応して複数設けられていてもよい。
［積層体を得る工程］
次に、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、半導体チップ１２上にシート状熱硬化性樹脂組成物２０を配置して、実装基板１４、半導体チップ１２、及び、シート状熱硬化性樹脂組成物２０が積層された積層体３０を得る。
（シート状熱硬化性樹脂組成物）
本実施形態に係るシート状熱硬化性樹脂組成物２０は、回路形成面側の空間２６を充填（アンダーフィル）するとともに、半導体チップ１２を封止（オーバーモールド）する機能を有する。
シート状熱硬化性樹脂組成物２０は、１層で構成されていてもよく、２層以上で構成されていてもよい。２層以上で構成される場合、半導体チップ１２と接する側の層２４（層Ａ）の粘度が、半導体チップ１２と接しない層２２（層Ｂ）の粘度よりも、７０〜１５０℃の範囲において低いことが好ましい。半導体チップ１２と接する側の層２４の粘度が、半導体チップ１２と接しない層２２の粘度よりも、７０〜１５０℃の範囲において低いと、７０〜１５０℃から選ばれる温度においてプレスした際に、層２４を構成する樹脂を、半導体チップ１２と実装基板１４とのギャップに好適に入り込ませることができる。また、後述する、加圧する工程においても、層２４を構成する樹脂を、半導体チップ１２と実装基板１４とのギャップに好適に入り込ませることができる。
シート状熱硬化性樹脂組成物２０が２層以上で構成される場合、層２４の７０〜１５０℃における最低粘度は、５Ｐａ・ｓ以上３００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、１０Ｐａ・ｓ以上２００Ｐａ・ｓ以下がより好ましく、２０Ｐａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下がさらに好ましい。層２４の７０〜１５０℃における最低粘度が、３００Ｐａ・ｓ以下であると、７０〜１５０℃から選ばれる温度においてプレスした際に、層２４を構成する樹脂を、半導体チップ１２と実装基板１４とのギャップにより好適に入り込ませることができる。また、加圧する工程においても、層２４を構成する樹脂を、半導体チップ１２と実装基板１４とのギャップにより好適に入り込ませることができる。また、層２４の７０〜１５０℃における最低粘度が、５Ｐａ・ｓ以上であると、加圧プレス後の樹脂の封止範囲外への流れ出しを抑制することができる。なお、層２２及び層２４の７０〜１５０℃における最低粘度は、ＴＡインスツルメント社製、粘弾性測定装置ＡＲＥＳを用い、１０℃／分の昇温条件、且つ、測定周波数１Ｈｚにおいて測定した際の最低粘度をいう。
また、シート状熱硬化性樹脂組成物２０が２層以上で構成される場合、層２２の７０〜１５０℃における最低粘度が、３００Ｐａ・ｓ以上３０００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、５００Ｐａ・ｓ以上２０００Ｐａ・ｓ以下がより好ましく、１０００Ｐａ・ｓ以上１５００Ｐａ・ｓ以下がさらに好ましい。層２２の７０〜１５０℃における最低粘度が、３００Ｐａ・ｓ以上であると、プレスする工程の後のオーバーモールドの変形（例えば、パッケージの角のダレ）を抑制することができる。また、層２２の７０〜１５０℃における最低粘度が、３０００Ｐａ・ｓ以下であると、加圧プレス後の樹脂表面の平坦性を維持することができる。
シート状熱硬化性樹脂組成物２０が、１層で構成される場合、シート状熱硬化性樹脂組成物２０の粘度としては、層２４（層Ａ）と同等のものを用いることができる。すなわち、この場合、シート状熱硬化性樹脂組成物２０の７０〜１５０℃における最低粘度は、５Ｐａ・ｓ以上３００Ｐａ・ｓ以下が好ましく、１０Ｐａ・ｓ以上２００Ｐａ・ｓ以下がより好ましく、２０Ｐａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下がさらに好ましい。シート状熱硬化性樹脂組成物２０の７０〜１５０℃における最低粘度が、３００Ｐａ・ｓ以下であると、７０〜１５０℃から選ばれる温度においてプレスした際に、シート状熱硬化性樹脂組成物２０を構成する樹脂を、半導体チップ１２と実装基板１４とのギャップにより好適に入り込ませることができる。また、加圧する工程においても、シート状熱硬化性樹脂組成物２０を構成する樹脂を、半導体チップ１２と実装基板１４とのギャップにより好適に入り込ませることができる。また、シート状熱硬化性樹脂組成物２０の７０〜１５０℃における最低粘度が、５Ｐａ・ｓ以上であると、加圧プレス後の樹脂の封止範囲外への流れ出しを抑制することができる。
シート状熱硬化性樹脂組成物２０（層２２、層２４）の構成材料としては、上記最低粘度を得られるものを適宜選択すればよいが、例えば、熱硬化性樹脂が挙げられる。なお、熱可塑性樹脂との併用も可能である。
前記熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、又は熱硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で又は２種以上を併用して用いることができる。特に、半導体チップを腐食させるイオン性不純物等の含有が少ないエポキシ樹脂が好ましい。また、エポキシ樹脂の硬化剤としてはフェノール樹脂が好ましい。
前記エポキシ樹脂は、接着剤組成物として一般に用いられるものであれば特に限定は無く、例えばビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＳ型、臭素化ビスフェノールＡ型、水添ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＡＦ型、ビフェニル型、ナフタレン型、フルオンレン型、フェノールノボラック型、オルソクレゾールノボラック型、トリスヒドロキシフェニルメタン型、テトラフェニロールエタン型等の二官能エポキシ樹脂や多官能エポキシ樹脂、又はヒダントイン型、トリスグリシジルイソシアヌレート型若しくはグリシジルアミン型等のエポキシ樹脂が用いられる。これらは単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。これらのエポキシ樹脂のうち、ビスフェノール型のエポキシ樹脂が特に好ましい。ビスフェノール型のエポキシ樹脂は、熱硬化性樹脂組成物として柔軟性、可とう性を発揮し易い点で優れる。
さらに、前記フェノール樹脂は、前記エポキシ樹脂の硬化剤として作用するものであり、例えば、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、ビフェニレン型フェノール樹脂、ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン等が挙げられる。これらは単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。これらのフェノール樹脂のうちビフェニレン型フェノール樹脂、フェノールノボラック樹脂が特に好ましい。ビフェニレン型フェノール樹脂やフェノールノボラック樹脂は、エポキシ樹脂との硬化性に優れ、且つ、硬化物の電気絶縁性や接着信頼性に優れる。
前記エポキシ樹脂とフェノール樹脂の配合割合は、例えば、前記エポキシ樹脂成分中のエポキシ基１当量当たりフェノール樹脂中の水酸基が０．５〜２．０当量になるように配合することが好適である。より好適なのは、０．８〜１．２当量である。すなわち、両者の配合割合が前記範囲を外れると、十分な硬化反応が進まず、エポキシ樹脂硬化物の特性が劣化し易くなるからである。
エポキシ樹脂とフェノール樹脂の熱硬化促進触媒（硬化促進剤）としては、特に制限されず、公知の熱硬化促進触媒の中から適宜選択して用いることができる。熱硬化促進触媒は単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。熱硬化促進触媒としては、例えば、アミン系硬化促進剤、リン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤、ホウ素系硬化促進剤、リン−ホウ素系硬化促進剤などを用いることができる。なかでも、硬化性の観点から、イミダゾール系硬化促進剤が好ましい。
また、シート状熱硬化性樹脂組成物２０には、無機充填剤を適宜配合することができる。
前記無機充填剤としては、例えば、シリカ、クレー、石膏、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化アルミナ、酸化ベリリウム、炭化珪素、窒化珪素等のセラミック類、アルミニウム、銅、銀、金、ニッケル、クロム、鉛、錫、亜鉛、パラジウム、半田等の金属、又は合金類、その他カーボン等からなる種々の無機粉末が挙げられる。これらは、単独で又は２種以上を併用して用いることができる。なかでも、シリカ、特に溶融シリカが好適に用いられる。
無機充填剤の平均粒径は、０．１〜３０μｍの範囲内であることが好ましく、０．５〜２５μｍの範囲内であることがより好ましい。なお、本発明においては、平均粒径が相互に異なる無機充填剤同士を組み合わせて使用してもよい。また、平均粒径は、光度式の粒度分布計（ＨＯＲＩＢＡ製、装置名；ＬＡ−９１０）により求めた値である。
前記無機充填剤の配合量は、有機樹脂成分１００重量部に対し１００〜１４００重量部に設定することが好ましい。特に好ましくは２３０〜９００重量部である。無機充填剤の配合量を１００重量部以上にすると、耐熱性や強度が向上する。また、１４００重量部以下とすることにより、流動性が確保できる。
なお、シート状熱硬化性樹脂組成物２０には、前記無機充填剤以外に、必要に応じて他の添加剤を適宜に配合することができる。他の添加剤としては、例えば難燃剤、シランカップリング剤、イオントラップ剤、カーボンブラック等の顔料等が挙げられる。前記難燃剤としては、例えば、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、臭素化エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは、単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。前記シランカップリング剤としては、例えば、β−（３、４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。これらの化合物は、単独で又は２種以上を併用して用いることができる。前記イオントラップ剤としては、例えばハイドロタルサイト類、水酸化ビスマス等が挙げられる。これらは、単独で又は２種以上を併用して用いることができる。また、高温硬化時の粘性の向上を考慮し、粘度調整用の添加剤として、エラストマー成分を添加することもできる。エラストマー成分は、樹脂を増粘するものであれば、特に制限されないが、例えば、ポリアクリル酸エステルなどの各種アクリル系共重合体；ポリスチレンーポリイソブチレン系共重合体、スチレンアクリレート系共重合体などのスチレン骨格を有するエラストマー；ブタジエンゴム、スチレンーブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレンー酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）、イソプレンゴム、アクリロニトリルゴムなどのゴム質重合体などが挙げられる。
シート状熱硬化性樹脂組成物２０の厚さ（複層の場合は、総厚）は特に限定されないものの、硬化後の樹脂の強度や、半導体チップ１２と実装基板１４とのギャップ（空間２６）の充填性を考慮すると１００μｍ以上１０００μｍ以下が好ましい。なお、シート状熱硬化性樹脂組成物２０の厚さは、半導体チップ１２と実装基板１４とのギャップを考慮して適宜設定することができる。
（シート状熱硬化性樹脂組成物の作製方法）
本実施形態に係るシート状熱硬化性樹脂組成物２０の製造方法としては、例えばカレンダー製膜法、有機溶媒中でのキャスティング法、密閉系でのインフレーション押出法、Ｔダイ押出法、共押出し法、ドライラミネート法等が例示できる。なかでも、Ｔダイ押出法、が好ましい。シート状熱硬化性樹脂組成物２０が２層以上の構成の場合、各層を個別に作製し、その後、貼り合わせてもよい。
［プレス工程］
次に、上記積層体を得る工程において得た積層体３０を、成形装置６０内のプレス下板６１上に裁置する。（図４参照）。その後、プレス上板６２を移動させて成形装置のチャンバー６４内を密閉した後、チャンバー６４内を減圧状態する（図５参照）。その後、７０〜１５０℃（より好ましくは、９０〜１１０℃）から選ばれる成形温度に加熱する。この状態で、図６に示すように、シート状熱硬化性樹脂組成物２０側からプレス上板６２でプレスする。この際、枠材１６を使用している場合には、枠材１６がガイドとなり、シート状熱硬化性樹脂組成物２０を構成する樹脂を、半導体チップ１２と実装基板１４とのギャップに入り込ませることができる。上記プレスは、シート状熱硬化性樹脂組成物２０と半導体チップ１２とを接着させる観点、及び、シート状熱硬化性樹脂組成物２０（層２４）を構成する樹脂を、半導体チップ１２と実装基板１５とのギャップに好適に入り込ませる観点から、０．５〜５ＭＰａの圧力で行うことが好ましい。その際、温度は７０〜１５０℃から選ばれる成形温度のままに設定し、プレス時間は３０秒〜５分が好ましい。
なお、本実施形態では、減圧状態にした後、７０〜１５０℃から選ばれる成形温度に加熱した後、プレスする場合について説明したが、シート状熱硬化性樹脂組成物２０を構成する樹脂を、半導体チップ１２と実装基板１５とのギャップに入り込ませることができるのであれば、加熱は必ずしも必要ではなく、減圧状態、常温（例えば、２３℃）においてのプレスであってもよい。
また、プレス上板６２によるシート状熱硬化性樹脂組成物２０のプレスは、枠材１６の上面に接するまでのプレスであってもよく、接するよりも手前（上側）までのプレスであってもよい。枠材１６の上面に接するまでのプレスである場合には、製造される電子部品装置の高さをより一定とすることが可能となる。また、枠材１６の上面に接するよりも手前（上側）までのプレスである場合には、製造する電子部品装置の高さに応じた枠材１６をそれぞれ準備することなく、所望の高さを有する電子部品装置を製造することが可能である。
次に、成形装置６０内の圧力を減圧から大気圧に開放すると、シート状熱硬化性樹脂組成物２０（層２４）を構成する樹脂が、実装基板１４と半導体チップ１２とのギャップにさらに入り込む。
［枠材を除去する工程］
その後、枠材１６を使用した場合には、枠材１６を除去する。
［加圧する工程］
次に、プレス後の積層体３０（枠材１６を使用した場合は、枠材１６を除去した後の積層体３０）を、加圧装置のチャンバー６６内に密閉した後、チャンバー６６を加圧状態にする（図７参照）。これにより、実装基板１４と半導体チップ１２とのギャップに入り込んだシート状熱硬化性樹脂組成物２０がさらに、ギャップに充填される。加圧の際、チャンバー６６内は、加熱すること好ましい。具体的な加圧条件としては、５０〜２００℃の条件下において、１〜２０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力を１０分〜２時間加える工程であることが好ましく、１００℃〜１８０℃の条件下で、５〜１５ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力を３０分〜９０分加える処理であることがより好ましい。前記加圧する工程が、５０〜２００℃の条件下において、１〜２０ｋｇｆ／ｃｍ２圧力を１０分〜２時間加える工程であると、層２４を構成する樹脂を、半導体チップ１２と実装基板１４とのギャップにさらに好適に入り込ませることができる。このような加圧装置としては、従来公知の加圧装置を使用することができ、例えば、オートクレーブを挙げることができる。
［熱硬化工程］
その後、必要に応じて、シート状熱硬化性樹脂組成物２０を加熱し、硬化させる。これにより、実装基板１４上に半導体チップ１２が樹脂封止された電子部品装置７０を得ることができる。前記熱硬化工程における加熱温度は、９０〜２００℃で行なうことが好ましく、１２０〜１７５℃で行なうことがより好ましい。また、加熱時間は、３０〜２４０分であることが好ましく、６０〜１８０分であることがより好ましい。なお、前記加圧する工程において、加熱とともに加圧を行なう場合には、この加熱によりシート状熱硬化性樹脂組成物２０を熱硬化させることもできる。この場合、熱硬化工程を省略することができる。
上述した実施形態では、電子部品として半導体チップ１２を用いた場合について説明したが、これら以外の要素を用いてもよい。例えば、電子部品としてコンデンサやセンサデバイス、発光素子、振動素子等を用いることができる。このような場合でも、シート状熱硬化性樹脂組成物を構成する樹脂を、電子部品と実装基板とのギャップに好適に入り込ませることができる。
以下に、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、この実施例に記載されている材料や配合量等は、特に限定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、部とあるのは、重量部を意味する。
＜シート状熱硬化性樹脂組成物の作製＞
１．層Ａ（低粘度層）の作製
（層Ａ−１）
下記（ａ）〜（ｈ）をミキサーにてプレンドし、２軸混練機にて１２０℃の条件下で２分間混練し、続いて、ダイから押出しすることで、厚さ１００μｍの層Ａ−１を得た。
（ａ）エポキシ樹脂（新日鐵化学社製、ＹＳＬＶ−８０ＸＹ） ６４３部
（ｂ）フェノール樹脂（昭和高分子社製、ＮＤ−５６４） ３６０部
（ｃ）硬化促進剤（四国化成工業社製、２ＰＨＺ−ＰＷ） １２部
（ｄ）エラストマー（三菱レイヨン社製、メタブレンＣ１３２Ｅ） １７５部
（ｅ）フィラー（電気化学工業社製、ＦＢ−５ＳＤＣ） ３７５０部
（ｆ）シランカップリング剤（信越化学工業社製、ＫＢＭ−４０３） ５部
（ｇ）カーボン（三菱化学社製、＃２０） ５部
（ｈ）難燃剤（伏見製薬所社製、ＦＰ−１００） ５０部
（層Ａ−２）
下記（ａ）〜（ｈ）をミキサーにてプレンドし、２軸混練機にて１２０℃の条件下で２分間混練し、続いて、ダイから押出しすることで、厚さ５００μｍの層Ａ−２を得た。
（ａ）エポキシ樹脂（新日鐵化学社製、ＹＳＬＶ−８０ＸＹ） ６４３部
（ｂ）フェノール樹脂（群栄化学社製、ＧＳ−２００） ３６０部
（ｃ）硬化促進剤（四国化成工業社製、２ＰＨＺ−ＰＷ） １２部
（ｄ）エラストマー（三菱レイヨン社製、メタブレンＣ１３２Ｅ） １７５部
（ｅ）フィラー（電気化学工業社製、ＦＢ−５ＳＤＣ） ４２５０部
（ｆ）シランカップリング剤（信越化学工業社製、ＫＢＭ−４０３） ５部
（ｇ）カーボン（三菱化学社製、＃２０） ５部
（ｈ）難燃剤（伏見製薬所社製、ＦＰ−１００） ５０部
（層Ａ−３）
下記（ａ）〜（ｈ）をミキサーにてプレンドし、２軸混練機にて１２０℃の条件下で２分間混練し、続いて、ダイから押出しすることで、厚さ１００μｍの層Ａ−３を得た。
（ａ）エポキシ樹脂（新日鐵化学社製、ＹＳＬＶ−８０ＸＹ） ６４３部
（ｂ）フェノール樹脂（昭和高分子社製、ＮＤ−５６４） ３６０部
（ｃ）硬化促進剤（四国化成工業社製、２ＰＨＺ−ＰＷ） １２部
（ｄ）エラストマー（三菱レイヨン社製、メタブレンＣ１３２Ｅ） １７５部
（ｅ）フィラー（電気化学工業社製、ＦＢ−５ＳＤＣ） ２７５０部
（ｆ）シランカップリング剤（信越化学工業社製、ＫＢＭ−４０３） ５部
（ｇ）カーボン（三菱化学社製、＃２０） ５部
（ｈ）難燃剤（伏見製薬所社製、ＦＰ−１００） ５０部
（層Ａ−４）
下記（ａ）〜（ｈ）をミキサーにてプレンドし、２軸混練機にて１２０℃の条件下で２分間混練し、続いて、ダイから押出しすることで、厚さ１００μｍの層Ａ−４を得た。
（ａ）エポキシ樹脂（新日鐵化学社製、ＹＳＬＶ−８０ＸＹ） ６４３部
（ｂ）フェノール樹脂（昭和高分子社製、ＮＤ−５６４） ３６０部
（ｃ）硬化促進剤（四国化成工業社製、２ＰＨＺ−ＰＷ） １２部
（ｄ）エラストマー（三菱レイヨン社製、メタブレンＣ１３２Ｅ） １７５部
（ｅ）フィラー（電気化学工業社製、ＦＢ−５ＳＤＣ） ４６００部
（ｆ）シランカップリング剤（信越化学工業社製、ＫＢＭ−４０３） ５部
（ｇ）カーボン（三菱化学社製、＃２０） ５部
（ｈ）難燃剤（伏見製薬所社製、ＦＰ−１００） ５０部
２．層Ｂ（高粘度層）の作製
（層Ｂ−１）
下記（ａ）〜（ｆ）をミキサーにてプレンドし、２軸混練機にて１２０℃の条件下で２分間混練し、続いて、ダイから押出しすることで、厚さ４００μｍの層Ｂ−１を得た。
（ａ）エポキシ樹脂（新日鐵化学社製、ＹＳＬＶ−８０ＸＹ） ２８６部
（ｂ）フェノール樹脂（明和化成社製、ＭＥＨ−７８５１−ＳＳ） ３０３部
（ｃ）硬化促進剤（四国化成工業社製、２ＰＨＺ−ＰＷ） ６部
（ｄ）シリカフィラー（電気化学工業社製、ＦＢ−９４５４） ３６９５部
（ｅ）シランカップリング剤（信越化学工業社製、ＫＢＭ−４０３） ５部
（ｆ）カーボン（三菱化学社製、＃２０） ５部
（層Ｂ−２）
下記（ａ）〜（ｆ）をミキサーにてプレンドし、２軸混練機にて１２０℃の条件下で２分間混練し、続いて、ダイから押出しすることで、厚さ４００μｍの層Ｂ−２を得た。
（ａ）エポキシ樹脂（新日鐵化学社製、ＹＳＬＶ−８０ＸＹ） ２８６部
（ｂ）フェノール樹脂（明和化成社製、ＭＥＨ−７８５１−ＳＳ） ３０３部
（ｃ）硬化促進剤（四国化成工業社製、２ＰＨＺ−ＰＷ） ６部
（ｄ）シリカフィラー（電気化学工業社製、ＦＢ−９４５４） ３１９５部
（ｅ）シランカップリング剤（信越化学工業社製、ＫＢＭ−４０３） ５部
（ｆ）カーボン（三菱化学社製、＃２０） ５部
（層Ｂ−３）
下記（ａ）〜（ｆ）をミキサーにてプレンドし、２軸混練機にて１２０℃の条件下で２分間混練し、続いて、ダイから押出しすることで、厚さ４００μｍの層Ｂ−３を得た。
（ａ）エポキシ樹脂（新日鐵化学社製、ＹＳＬＶ−８０ＸＹ） ２８６部
（ｂ）フェノール樹脂（明和化成社製、ＭＥＨ−７８５１−Ｈ） ３０３部
（ｃ）硬化促進剤（四国化成工業社製、２ＰＨＺ−ＰＷ） ６部
（ｄ）シリカフィラー（電気化学工業社製、ＦＢ−９４５４） ４８９５部
（ｅ）シランカップリング剤（信越化学工業社製、ＫＢＭ−４０３） ５部
（ｆ）カーボン（三菱化学社製、＃２０） ５部
（最低粘度の測定）
層Ａ−１、層Ａ−２、層Ａ−３、層Ａ−４、層Ｂ−１、層Ｂ−２及び層Ｂ−３の最低粘度について、ＴＡインスツルメント社製、粘弾性測定装置ＡＲＥＳを用い６０℃から、１０℃／分の昇温条件にて測定した。測定周波数は、１Ｈｚとした。結果を表１に示す。
Figure 2014103257
（実施例１）
上記にて作製した層Ａ−１と層Ｂ−１とを９０℃、１分間、０．１ＭＰａの条件で加圧して積層した。これにより、総厚５００μｍのシート状熱硬化性樹脂組成物を得た。これを実施例１に係るシート状熱硬化性樹脂組成物とした。
（実施例２）
上記にて作製した層Ａ−２を実施例２に係るシート状熱硬化性樹脂組成物とした。
（実施例３）
上記にて作製した層Ａ−３と層Ｂ−２とを９０℃、１分間、０．１ＭＰａの条件で加圧して積層した。これにより、総厚５００μｍのシート状熱硬化性樹脂組成物を得た。これを実施例３に係るシート状熱硬化性樹脂組成物とした。
（実施例４）
上記にて作製した層Ａ−３と層Ｂ−３とを９０℃、１分間、０．１ＭＰａの条件で加圧して積層した。これにより、総厚５００μｍのシート状熱硬化性樹脂組成物を得た。これを実施例４に係るシート状熱硬化性樹脂組成物とした。
（実施例５）
上記にて作製した層Ａ−４と層Ｂ−２とを９０℃、１分間、０．１ＭＰａの条件で加圧して積層した。これにより、総厚５００μｍのシート状熱硬化性樹脂組成物を得た。これを実施例５に係るシート状熱硬化性樹脂組成物とした。
（実施例６）
上記にて作製した層Ａ−４と層Ｂ−３とを９０℃、１分間、０．１ＭＰａの条件で加圧して積層した。これにより、総厚５００μｍのシート状熱硬化性樹脂組成物を得た。これを実施例６に係るシート状熱硬化性樹脂組成物とした。
＜電子部品装置の作製＞
（実施例１〜６）
半導体チップ（電子部品）がフリップチップ接続（フェイスダウンで接続）された有機基板（実装基板）を準備した。半導体チップとしては、１５ｍｍ角、厚さ０．７ｍｍのものを用いた。フリップチップ接続に用いられているバンプは、無鉛はんだであり、高さ７０μｍ、直径７０μｍ、ピッチ１８０μｍであった。有機基板としては、大きさが４５ｍｍ角であり、アルゴン１００％、３５０Ｗ、１０秒間の条件でプラズマ処理がされているものを用いた。
一方、中央に２２ｍｍ角の開口を有する４５ｍｍ角のＳＵＳ製の枠材（厚さ１１１０μｍ）を準備した。
次に、上記半導体チップが上記開口に収容されるように、上記枠材と上記有機基板とを重ねた。次いで、実施例１にて得られた厚さ５００μｍのシート状熱硬化性樹脂組成物（縦２１ｍｍ、横２１ｍｍにカットしたもの）を、それぞれ、半導体チップを覆うように配置した。その後、枠材付きの積層体を成形装置内に配置し、成形装置内のチャンバーを、１０Ｔｏｒｒまで減圧した。さらに、プレス下板および上板に設置されたヒーターにより１３０℃に加熱した。次いで、チャンバーを減圧状態に保ったまま、プレス上板により、温度１３０℃、圧力１０００ｋＰａで３０秒間プレスし、その後チャンバーの圧力を開放することにより、有機基板と半導体チップとのギャップに溶融樹脂（層Ａを構成する樹脂）を充填した。
次に、成形装置から枠材付きの積層体を取り出し、枠材を取り外した後、オートクレーブ（恒温加圧装置）内に配置した。その後、オートクレーブ内のチャンバーを、窒素ガスにより１２ｋｇｆ／ｃｍ２とし、１５０℃で１時間加圧した。これにより、層Ａ（層Ａ−１〜層Ａ−４）を構成する樹脂を、有機基板と半導体チップとのギャップにさらに入り込ませるとともに、樹脂組成物を熱硬化させて電子部品としての半導体チップを封止（オーバーモールドおよびアンダーフィル）し、常温まで自然冷却させることにより電子部品装置を得た。
また、実施例２〜６にて得られた厚さ５００μｍのシート状熱硬化性樹脂組成物（縦２１ｍｍ、横２１ｍｍにカットしたもの）についても、上記と同様にして電子部品装置を得た。
さらに、オートクレーブ内のチャンバーの圧力を５ｋｇｆ／ｃｍ２又は１８ｋｇｆ／ｃｍ２に変更した以外は、上記と同様にして電子部品装置を得た。
＜電子部品装置の作製＞
（比較例１）
オートクレーブ（恒温加圧装置）内に配置しなかったこと以外は、実施例１と同様にして、電子部品装置を得た。
（評価）
アンダーフィルが充分に行なえているか否かを硬化後の成型物を研磨して確認した。半導体チップの下側に樹脂が充分に充填されており、ボイドの混入が見られなかったものを〇、半導体チップの下側に樹脂が充分に充填されておらず、ボイドの混入が見られたものを×として評価した。結果を表２に示す。
Figure 2014103257
１２ 半導体チップ
１３ 導通部材
１４ 実装基板
１６ 枠材
１６ａ 開口
２０ シート状熱硬化性樹脂組成物
２２ 層Ｂ
２４ 層Ａ
２６ 空間
３０ 積層体
６０ 成形装置
６１ プレス下板
６２ プレス上板
６４ 成形装置のチャンバー
６６ 加圧装置のチャンバー

Claims (7)

  1. 電子部品がフェイスダウンで接続された実装基板を準備する工程と、
    前記電子部品上に、シート状熱硬化性樹脂組成物を配置して積層体を得る工程と、
    前記積層体を、減圧状態のチャンバー内でプレスする工程と、
    プレス後の前記積層体を、高圧状態のチャンバー内で加圧する工程と
    を含むことを特徴とする電子部品装置の製造方法。
  2. 前記プレスする工程は、前記積層体を、減圧状態のチャンバー内で、７０〜１５０℃から選ばれる温度においてプレスする工程であり、
    前記シート状熱硬化性樹脂組成物が、２層以上で構成されており、前記積層体を得る工程において前記電子部品と接する側の層Ａの粘度が、前記電子部品と接しない層Ｂの粘度よりも、７０〜１５０℃の範囲において低いことを特徴とする請求項１に記載の電子部品装置の製造方法。
  3. 前記層Ａの７０〜１５０℃における最低粘度が、５Ｐａ・Ｓ以上３００Ｐａ・Ｓ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品装置の製造方法。
  4. 前記層Ｂの７０〜１５０℃における最低粘度が、３００Ｐａ・Ｓ以上３０００Ｐａ・Ｓ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の電子部品装置の製造方法。
  5. 前記加圧する工程は、５０〜２００℃の条件下において、１〜２０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力を１０分〜２時間加える工程である請求項１〜４のいずれか１に記載の電子部品装置の製造方法。
  6. 電子部品がフェイスダウン接続された実装基板を準備する工程と、
    前記電子部品の形状に対応する開口が形成された枠材を準備する工程と、
    前記開口に前記電子部品が収容されるように前記枠材を重ねる工程と、
    前記電子部品上に、シート状熱硬化性樹脂組成物を配置して積層体を得る工程と、
    前記積層体を、減圧状態のチャンバー内でプレスする工程と、
    前記プレスする工程の後に、前記枠材を除去する工程と、
    前記枠材を除去した後の前記積層体を、高圧状態のチャンバー内で加圧する工程と
    を含むことを特徴とする電子部品装置の製造方法。
  7. 請求項１〜６のいずれか１に記載の電子部品装置の製造方法により製造された電子部品装置。
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